上皮-間質轉化在肝纖維化中的作用

方未英，劉毅，徐蘭，顧婷玉

（中國科學院上海生命科學研究院 中國科學院典型培養物保藏委員會細胞庫和干細胞庫，上海 200031）

細胞的上皮-間質轉化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）是器官纖維化發生中一個重要的過程，了解EMT對肝纖維化發生的作用及其機制有助于更好地尋找治療肝纖維化的手段。

肝纖維化是指肝細胞發生壞死及炎癥刺激時，肝臟內細胞外基質（Extracellular matrixc，ECM）特別是膠原蛋白異常增生并堆積的病理過程[1]。在人體所有蛋白質中，膠原蛋白含量最豐富，廣泛分布于所有器官中，是器官ECM的主要成分[2]。ECM的堆積構成纖維疤痕，破壞肝臟的結構，并發新生肝組織細胞的結節，導致肝臟功能和新陳代謝被破壞，最終出現肝硬化、肝癌等。

1 上皮-間質轉化（EMT）概述

1.1 EMT的特征

EMT指上皮細胞向間質細胞的轉化過程，即上皮細胞失去上皮細胞特性，包括細胞緊密排列、缺乏運動能力、具有基底極性等特性，轉而獲得間質細胞特性，包括細胞連接疏松，獲得遷移能力，喪失細胞極性等特性的一種現象。上皮細胞的可塑性誘導了EMT的發生，有多條信號通路、生長因子和轉錄因子參與激活了EMT的發生。

1.2 EMT在肝纖維化中的作用

在各種致病因子及外界刺激下，肝臟內大量肝實質細胞及原本處于靜息狀態的肝星狀細胞被激活，發生EMT現象，活化成為成纖維細胞或肌成纖維細胞，失去其原本緊密排列的上皮樣形態和細胞極性，轉而獲得間質細胞特性，具有很強的遷移和侵襲的能力，大量分泌ECM和膠原，在肝血竇間隙聚集造成異常累積，導致肝臟結構發生異常病理變化。肝竇內皮細胞間隙性的排列順序被破壞，肝星狀細胞的緊張性收縮導致肝血竇內血流信號受阻，造成肝淤血，破壞肝功能，最終導致肝纖維化。同時還發現，EMT過程是可逆的，通過干預可使細胞發生MET重新恢復至上皮樣細胞，延緩肝纖維化的發生進程。

1.3 上皮-間質轉化（EMT）作用分子機制

上皮-間質轉化在肝纖維化中的作用分子機制研究主要研究其通路和調控機制，其通路有TGF-β信號通路、Wnt/β-catenin信號通路、Hodgehog信號通路，此外一些生長因子（如EGF、HGF、FGF）及一些 EMT轉錄因子，如Snail、Slug、Scatter、Twist、Smad、ZEB、HNF-4α和小分子RNA都直接或間接促進了EMT的發生[3]。TGF-β信號通路幾乎可以調控所有類型的肝臟細胞發生EMT，是EMT中最主要的正向調控機制之一。

2 EMT在肝纖維化中產生作用的細胞類型

2.1 肝星狀細胞

肝星狀細胞一直被認為是肝臟中成纖維細胞的主要來源。慢性肝損傷部位的肝星狀細胞可以通過EMT轉變為肌成纖維細胞，大量分泌ECM。通過對上皮細胞標志蛋白CK18和CK19的研究，發現肝星狀細胞最初可能來源于上皮細胞，在體外長期培養后，CK18、CK19慢慢丟失，證明肝星狀細胞在體外經歷了激活過程后發生了EMT現象，失去上皮細胞特征，轉而獲得了間質細胞的特性[4]。在靜息狀態下的肝星狀細胞在體內外均表達上皮細胞標志物E-cadherin，肝星狀細胞被激活后E-cadherin表達量下降，轉而表達間質細胞標志物N-cadherin，并分泌Ⅰ型膠原[4-5]。證明肝損傷時肝星狀細胞發生了EMT，轉變為成纖維細胞，參與肝纖維化的發生。

2.2 肝實質細胞

占肝臟細胞總數80%以上的肝實質細胞，原先一直被認為是肝纖維化發生過程中的“受害者”，但隨著對EMT現象和機制的深入研究，發現肝實質細胞也能發生EMT現象，加速肝纖維化的進程。大量研究證實，原代小鼠肝實質細胞和肝實質細胞系在體外用轉化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）刺激后可以轉化為間質細胞，上皮基因E-cadherin、ZO-1表達被抑制，間質細胞的標志物vimentin、fibronectin、α-SMA表達均上調[6]。采用線性追蹤技術在雙轉基因小鼠體內也證實纖維化肝臟中成纖維細胞特異性蛋白（Fibroblast Specific Protein，FSP）表達陽性的成纖維細胞中45%是肝實質細胞經EMT而來，減少EMT誘導的成纖維細胞生成，有效改善肝纖維小鼠的纖維化進程，說明EMT誘導肝實質細胞生成的成纖維細胞是肝纖維化的重要成因，抑制EMT進程的發展是控制肝纖維化的一種潛在治療手段。

2.3 膽管上皮細胞

在發生膽管損傷特別是膽管增生的部位，發現新合成的膽管上皮細胞形態會向間質細胞轉變。膽總管結扎（Bile Duct Ligation，BDL）是一種可引起強烈膽管反應的肝纖維化模型實驗，BDL大鼠膽管上皮細胞能夠發生EMT、產生α-SMA并表達Ⅰ型膠原，參與肝纖維化發展[7]，在其原代膽管細胞中也檢測到上皮及間質細胞標志物共同表達[8]。通過對原發性肝硬化和酒精肝疾病患者肝組織樣本切片發現，在損傷的膽管周圍分布有成纖維狀細胞，膽管上皮細胞高表達TGF-β，細胞核內Smad2、Smad3的磷酸化水平升高，不再表達特異性的上皮標記物如E-cadherin，轉而表達間質細胞特有的蛋白如FSP-1、MMP-2等[9]，這些研究都說明在肝纖維化等肝損傷疾病中，膽管細胞能夠發生EMT現象。

3 結語

在中國多種肝病高發，肝纖維化作為肝病研究和治療的重點領域，受到廣泛關注。大量研究發現肝纖維化發生時，多種肝臟細胞都會發生EMT現象，加速肝纖維化的進程。研究EMT在肝纖維化中的發生和作用機制可以為治療肝纖維化提供理論依據和治療方向。